EP3237683B1 - Selbstfahrende baumaschine und verfahren zum betreiben einer selbstfahrenden baumaschine - Google Patents

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EP3237683B1
EP3237683B1 EP15813448.6A EP15813448A EP3237683B1 EP 3237683 B1 EP3237683 B1 EP 3237683B1 EP 15813448 A EP15813448 A EP 15813448A EP 3237683 B1 EP3237683 B1 EP 3237683B1
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EP
European Patent Office
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milling drum
construction machine
rotational speed
operating state
critical
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EP15813448.6A
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EP3237683A1 (de
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Christian Berning
Cyrus Barimani
Günter HÄHN
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Wirtgen GmbH
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Wirtgen GmbH
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Publication date
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    • E01C23/085—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road for roughening or patterning; for removing the surface down to a predetermined depth high spots or material bonded to the surface, e.g. markings; for maintaining earth roads, clay courts or like surfaces by means of surface working tools, e.g. scarifiers, levelling blades using power-driven tools, e.g. vibratory tools
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    • E21C25/10—Rods; Drums

Definitions

  • the invention relates to a self-propelled construction machine, in particular road milling machine, recycler, stabilizer or surface miner, which has a machine frame, which is supported by a chassis that has wheels or drives.
  • road construction self-propelled construction machines of different types are used. These machines include the well-known road milling machines, recyclers or stabilizers. With the known road milling machines existing road layers of the road superstructure can be removed and with the known recyclers existing road surfaces can be restored. The known stabilizers are used to prepare the substructure for road construction. In addition, so-called surface miners are known as self-propelled construction machines with which coal or rock can be mined.
  • the above-mentioned self-propelled construction machines have a rotating milling drum or a rotating milling / mixing rotor or a cutting roller, which are equipped with suitable milling or cutting tools.
  • the milling drum, the milling / mixing rotor or the cutting roller of the known construction machines is referred to as a milling drum.
  • the drive power is transmitted from the drive motor to the wheels or drives and the milling drum generally with separate drive trains, each having their own transmission systems.
  • the known construction machines have a control unit with which the drive unit is controlled.
  • the control unit controls the drive unit such that The construction machine can move at a certain feed rate and the milling drum can rotate at a certain speed.
  • the machine operator can set the feed speed of the construction machine and the speed of the milling drum within certain limits depending on the particular working conditions.
  • the speed of the milling drum is determined by the speed of the drive motor of the drive unit, so that the control of the engine speed, the Fräswalzenwindiere can be controlled.
  • it may also be provided to adjust the Fräswalzenwindiere via a gear in stages or continuously, or to drive the milling drum hydraulically or electrically, whereby the Fräswalzencard can be adjusted continuously in a wide range.
  • the known construction machines have an input unit. The operator can generally use the input unit to select discrete mill roll speeds that are considered appropriate for the job.
  • the aim is to operate the construction machine with the highest possible feed rate, so that the performance of the construction machine is as high as possible.
  • the increase of the feed speed are limited, inter alia, by the maximum power of the drive unit, which serves not only to drive the wheels or drives of the construction machine, but also to drive the milling drum.
  • the fuel consumption of the internal combustion engine plays a role in the specification of the feed rate.
  • the speed of the milling drum is decisive for the quality of the milling or cutting process and the wear of the milling tools of the milling drum.
  • the speed of the milling drum also affects the fuel consumption and the consumption of coolant for cooling the cutting tools.
  • the lowest possible speed is sought. With a low speed of the milling drum advantageously results in a lower proportion of fine grain in the milled material, whereby the dust load is reduced. At a lower speed of the milling drum, the cutting tools are subject to less wear. About that In addition, a reduction in the milling roll speed also leads to a saving of fuel and coolant. However, a reduction in the milling drum speed is limited in practice. If the speed is too low, there is the problem that the kinetic energy of the milling drum is no longer sufficient for effective processing of the material.
  • All of the construction machines known in the prior art are characterized in that the feed rate of the construction machine is reduced in order to avoid a critical operating state of the milling drum due to excessive load. This unnecessarily lowers the performance of the machine if the critical operating condition could not otherwise be avoided.
  • An increase in the load of the milling drum leads in the known construction machines to a reduction in the feed rate, while the rotational speed of the milling drum is maintained. In this case, the Fräswalzenfire is regularly preset too high to avoid the occurrence of critical operating conditions under all operating conditions.
  • the EP 2 354 310 A2 ( US 8,128,177 B2 ) deals with the problem of undesired movement of a road milling machine by controlling the traction drive in response to reaction forces acting on the milling drum.
  • various sensors are proposed, in particular sensors for measuring deformations of individual machine components, in particular the milling drum, or the pressure in the hydraulic system, for example, the hydraulic pressure in the lifting cylinders for height adjustment of the machine frame. If the measured variable detected by the sensors exceeds a critical value, the feed speed of the construction machine is reduced. The speed of the milling drum, however, is maintained.
  • a road construction machine in which the feed rate is controlled in dependence on a characteristic of an operating state of the construction machine parameter, is also from the US 6,921,230 B2 known.
  • the WO 03/064770 A1 describes a road milling machine having sensors for detecting an operating condition of the milling drum.
  • a signal recording unit is also proposed, which detects vibrations on machine components. The vibrations of the milling drum are measured to determine the state of wear of the milling drum. It is assumed that the vibrations caused by new milling bits differ from the vibrations of worn milling tools in terms of amplitude and / or frequency.
  • the invention has for its object to provide a self-propelled construction machine that can be reliably operated at different operating conditions with high efficiency.
  • the inventive self-propelled construction machine in particular road milling machine, recycler, stabilizer or surface miner, has a machine frame, which is supported by a chassis that has wheels or drives. On the machine frame a milling drum is arranged.
  • the wheels or drives and the milling drum are driven by a drive unit.
  • the drive unit can be a device which, for example, comprises an internal combustion engine, in particular a diesel engine, and, for example, two drive trains for transmitting the drive power from the internal combustion engine to the wheels or drives and the milling drum.
  • the two independent drive trains can have their own gearboxes so that the wheels or drives can be moved independently of the milling drum.
  • the drive unit can also include a hydraulic transmission for driving other units of the construction machine, such as hydraulic lifting devices for height adjustment of the machine frame.
  • a drive unit is also understood to mean an arrangement which comprises a plurality of drive units, for example separate drive units for the wheels or drives and the drive of the milling drum.
  • the construction machine has a control unit for controlling the drive unit and a signal receiving unit for detecting at least one characteristic of an operating state of the milling drum measurement.
  • the construction machine according to the invention is characterized in that the control unit is configured in such a way that the rotational speed of the milling drum is adapted to the operating conditions of the construction machine depending on at least one characteristic of a critical operating condition of the milling drum such that the milling drum is in a non-critical operating condition is operated.
  • the operating conditions of the construction machine can be predetermined parameters, for example the feed rate or milling depth. These parameters can be constant during operation of the construction machine or even be changed. For adapting the Fräswalzenfitiere the feed rate of the construction machine is of particular importance.
  • the feed rate to which the mill roll speed may be adjusted may be a feed rate dictated by the operator, which the operator may change during operation of the construction machine.
  • the feed rate can also be specified by a control or regulating device of the construction machine. During the adjustment of the milling roll speed, the feed speed need not be constant, but may also change due to the specification by the operator or the controller. It is crucial that the feed rate is not controlled or regulated in dependence on the characteristic of the operating condition of the milling drum size, but in dependence on other variables, provided that a control or control of the feed rate at all.
  • the construction machine according to the invention provides an adaptive control or regulation of Fräswalzenwidiere.
  • FräswalzenFWiere To detect a critical operating state, one or more characteristic measured variables can be evaluated.
  • Various evaluation algorithms can be used. For this fundamentally different functional principle of the control according to the invention, the following advantages result over the prior art.
  • the adaptive control of the milling roll speed allows operation of the construction machine with respect to the milling roll speed at an optimum operating point.
  • the Fräswalzenfire need not be previously adjusted to a certain value, which is considered in advance to be optimal, but is automatically adapted to the operating conditions of the construction machine, without the risk that the milling drum can get into a critical operating condition.
  • the feed speed is not affected by this control, although the feed speed may also change due to other control by the operator.
  • the construction machine can therefore be operated with the lowest possible milling drum speed. This results in a low wear of the milling tools and a lower fuel and coolant consumption.
  • the adjustment of the milling roll speed may be made at the beginning of the milling work on the attachment of the construction machine so that the milling work is performed at the optimum milling roll speed, or may occur during the milling operations in response to changing operating conditions.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the control unit is configured in such a way that the rotational speed of the milling drum is increased when the at least one measured variable characteristic of the operating state of the milling drum exceeds a critical limit, so that the milling drum is in a non-critical operating state is operated.
  • the rotational speed of the milling drum can be increased from a predetermined value stepwise or continuously until the at least one measurement variable characteristic for the operating state of the milling drum falls below the critical limit value by a predetermined tolerance value.
  • the machine operator can specify with the control according to the invention before the start of the work any, lowest possible value for the Fräswalzenburniere, without having to worry about the occurrence of a critical operating condition.
  • this value can also be a value already set by the controller, which need not be specified by the machine operator.
  • the control according to the invention then ensures that as low as possible milling roll speed is set automatically for the milling work.
  • the FräswalzenFWress is set to a value at which at least one characteristic of the operating condition of the milling drum measured value falls below the critical limit by a predetermined tolerance value. This tolerance value can also be zero.
  • the critical limit can also be zero.
  • the adaptation of the milling drum rotational speed can also take place in such a way that the rotational speed of the milling drum progressively increases from a too high value is continuously reduced, as long as the at least one characteristic of the operating condition of the milling drum measured value is still below a critical limit, so that the milling drum is operated, if necessary, taking into account a tolerance value in a non-critical operating condition.
  • an input unit is preferably provided, with which the machine operator can select a default value, for example, under predetermined values.
  • control unit is configured such that after the adaptation of the rotational speed for operating the milling drum in a non-critical operating state, the rotational speed of the milling drum is reduced and it is checked whether after reducing the rotational speed, the at least one for the Operating state of the milling drum characteristic measured value is still below the critical limit value by a predetermined tolerance value.
  • the reduced speed is maintained when, after the reduction of the speed, the at least one characteristic of the operating condition of the milling drum characteristic value falls below the critical limit value by a predetermined tolerance value. Otherwise, the speed is increased again.
  • the continuous adjustment of the Fräswalzenwidiere can take place at certain time intervals or after covering certain distances.
  • An adaptation of the Fräswalzenwidiere can also be done at the times at which the relevant operating conditions, such as feed rate or milling depth, have changed. However, a new adaptation will not be necessary if it can be assumed that the operating conditions do not change or do not change significantly, for example, the road surface to be milled has substantially the same material properties and the feed and the milling depth remain substantially constant.
  • One aspect of the invention is to intervene in the machine control during operation of the construction machine at a previously optimal operating point following a change in operating or operating conditions to restore the optimum operating point.
  • the control unit preferably provides a target value control mode in which the construction machine moves at a certain feed rate and the milling drum rotates at a certain speed.
  • This feed rate may be a manually given or predetermined by a controller speed, which may be constant or may also change.
  • the control unit sees an adaptive control mode before, in which the construction machine moves at the feed speed and the milling drum rotates at a speed which is adapted so that the milling drum is operated in a non-critical operating state.
  • the control unit is configured to transition from the setpoint control mode to the adaptive control mode in response to the at least one measurand characteristic of a critical operating condition of the milling drum. This ensures that the Fräswalzenwidiere is adjusted, regardless of a possibly already existing other control or regulation of the feed rate, when the working conditions have changed. For example, in the adaptive control mode, the milling roll speed is higher than the previously set speed when the material to be worked harder and the load of the milling drum has become larger.
  • control according to the invention is basically irrelevant how the characteristic of the critical operating condition of the milling drum measured variable is detected.
  • a preferred embodiment provides for detection of the critical operating state of a signal receiving unit, which has at least one sensor for detecting vibrations or shocks.
  • the sensor used in this case can detect, for example, paths, speeds or accelerations. It is assumed that the milling drum in a critical operating condition is exposed to vibrations or shocks that are transmitted to the machine frame. These vibrations or shocks can basically be detected on all components of the construction machine. This includes the edge protector or the scraper of the known road milling machines, which can move up and down in a critical operating state of the milling drum jerky. Consequently, to detect the height of the edge protector or scraper, possibly existing sensors can serve as sensors for detecting vibrations or shocks. Vibrations or shocks can also be detected by deformations of the components. In this respect, sensors can also be used which detect, for example, changes in the tension of components.
  • the characteristic variable which is characteristic of the critical operating state of the milling drum can be a measured variable correlated with pressure fluctuations of the hydraulic pressure in a hydraulic system of the construction machine.
  • speed fluctuations of the drive motor, in particular the internal combustion engine can be detected by rotating components in the drive train of the wheels or drives and / or in the drive train of the milling drum.
  • the suitable for the detection of the characteristic variable sensors are known in the art.
  • accelerometers, strain gauges, pressure sensors, encoders, speed sensors, etc. can be arranged on components of the construction machine.
  • the measurement signals of a plurality of identical and / or a plurality of different sensors can also be evaluated, which can be arranged on the same or different components.
  • Fig. 1 shows as an example of a self-propelled construction machine, a road milling machine for milling road surfaces made of asphalt, concrete or the like.
  • the road milling machine has a machine frame 2 carried by a chassis 1.
  • the chassis 1 of the milling machine comprises front and rear crawler tracks 1A, 1B, which are arranged on the working direction right and left sides of the machine frame 2. Instead of crawler wheels and wheels can be provided.
  • the chain drives 1A, 1B are attached to lifting columns 3A, 3B, which are mounted on the machine frame 2, so that the machine frame is height-adjustable with respect to the ground.
  • the road milling machine has a milling drum 4, which is equipped with milling tools, not shown.
  • the milling drum 4 is arranged on the machine frame 2 between the front and rear crawler tracks 1A, 1B in a milling drum housing 5 which is closed at the longitudinal sides by an edge guard 6 and at the rear by a scraper, not shown.
  • the milled material is removed with a conveyor 20.
  • Above the Fräswalzengephinuses 5 is located on the machine frame 2, the control station 7 with a control panel 7A for the operator.
  • the milling machine has a drive unit 8, which has an internal combustion engine 10.
  • the internal combustion engine 10 drives, in addition to the milling drum 4, the chain drives 1A, 1B or wheels as well as further units of the milling machine.
  • Fig. 2 shows the two drive trains for transmission of the drive line from the engine 10 to the drives 1A, 1B or wheels and the milling drum 4.
  • the crawler tracks or wheels are only hinted at.
  • Both drive trains I and II each comprise a transmission system 9A, 9B.
  • the output shaft 11 of the internal combustion engine 10 is connected via a pump distributor gear 21 with a drive element 12A of a traction mechanism 12 whose output element 12B is connected to the drive shaft 4A of the milling drum 4. Consequently, the milling drum 4 is driven by the internal combustion engine 10 via the traction mechanism 12, wherein the rotational speed n of the milling drum 4 can be controlled by the rotational speed of the internal combustion engine 10. Alternatively, this can also be done via another switchable or continuously variable transmission.
  • the traction drive is a hydraulic drive in the milling machine.
  • the pump distributor gear 21 is connected via a shaft 13 to a hydraulic pump 14, whose volume flow is adjustable in dependence on a control signal, so that the feed speed of the construction machine can be controlled independently of the rotational speed of the drive motor.
  • the hydraulic pump 14 is in turn connected via hydraulic lines 15 to a hydraulic motor 16, which drives the chain drives 1A, 1B.
  • Such drive systems are known to the person skilled in the art.
  • the operator can set a specific feed rate for the construction machine with an input unit 17 on the control panel 7A.
  • the operator can also set a certain speed for the milling drum 4.
  • the operator can select certain milling roll speeds n 1 , n 2 , n 3, etc.
  • the control of the drive unit 8 in addition to the mode of operation in which the rotational speed of the milling drum can be freely set, also provides an operating mode in which the milling drum rotational speed is automatically adjusted to the different working conditions of the construction machine. This adaptive mode of operation may be selected on the input unit 17.
  • the construction machine has a signal recording unit 18 for detecting at least one characteristic variable for the operating state of the milling drum 4.
  • the signal recording unit 18 has at least one sensor 18A, which in Fig. 2 is exemplified only schematically for all sensors.
  • the sensor 18A is an accelerometer that detects vibrations or shocks.
  • the sensor can be arranged on a component of the construction machine, to which the vibrations or shocks which occur during a critical operating state of the milling drum 4, ie when the milling drum is operated at too low a milling roll speed.
  • the accelerometer 18A is fixed to the machine frame 2.
  • the acceleration sensor 18A can also be arranged on the milling drum or the milling drum housing.
  • the filter unit 18B is designed in such a way that the interference signals, which differ in amplitude and / or frequency from the characteristic measured variable, are filtered out.
  • the strain sensor is attached to the milling drum 4. But it can also be provided at least one accelerometer and a strain sensor, which is closed to an unstable operating condition when vibrations or shocks and / or detected with the strain sensor deformations with the accelerometer.
  • the control unit 19 for the drive unit 8 has a data processing unit (microprocessor) on which a data processing program (software) runs, so that the method steps described below are carried out.
  • a data processing unit microprocessor
  • a data processing program software
  • the machine operator specifies a feed rate for the construction machine before starting the milling work.
  • the control unit 19 controls the drive unit 8 such that the construction machine moves at the predetermined feed speed v and the milling drum 4 rotates at a certain speed n.
  • the fixed predetermined by the control unit 19 Fräswalzennaviere, which could also be freely specified by the operator, in the present embodiment is below the speed required for a non-critical operating condition.
  • the sensor 18A of the signal receiving unit 18 detects vibrations or shocks that occur at too low Fräswalzenwindiere.
  • This characteristic measured variable M (t) is evaluated in the control unit 19.
  • the control unit 19 increases the speed of the milling drum 4 from the predetermined value stepwise or continuously until the characteristic measured variable falls below a critical limit value by a predetermined tolerance value.
  • Fig. 3 an embodiment described in which it is assumed that the average value of the characteristic measured variable at a critical operating condition A and in an uncritical operating condition is ideally 0, but may also be greater than 0, wherein the transition from a critical to a non-critical state abruptly is, that is, the measured variable drops abruptly to zero or a value considered to be uncritical value greater than zero.
  • the characteristic measurand M (t) is in Fig.
  • the critical limit value is assumed to be less than A, for example A / 2.
  • the rotational speed n of the milling drum is incrementally increased from the predetermined value n 1 , n 2 , n 3 ... N n or continuously.
  • the speed has reached a value n 3 at which the characteristic measured variable is 0, ie the characteristic measured variable has fallen below the limit value A / 2 by a predetermined tolerance value (A / 2).
  • the operating state is stable.
  • An uncritical operating state can also be assumed if the measured variable is greater than 0, but less than the critical limit, for example A / 8.
  • the tolerance value may be, for example, A / 4.
  • the transition from the critical to the uncritical state can also be continuous.
  • the control unit 19 now sets the speed n 3 as a set speed for the milling drum. This is the optimal operating point.
  • the transition from a critical to a non-critical operating state or vice versa is erratic. But it is also possible that this transition is continuous. Then, the average value A of the characteristic quantity M (t) in a transition region from an unstable to a stable state will decrease continuously.
  • the milling roll rotational speed can be determined at which a sufficiently stable state can be assumed, ie. H. the characteristic measured variable has a sufficient distance from the critical limit value.
  • This milling roll speed can basically be maintained for the work project if it is assumed that the working conditions remain unchanged, for example, the material properties of the soil material do not change and also the depth of cut or the feed is not changed. Otherwise, a correction of Fräswalenfire may be required.
  • the control unit 19 successively reduces the milling drum rotational speed and in each case checks whether, after the reduction of the rotational speed, the at least one characteristic variable M (t) characteristic of the operating state of the milling drum falls below the critical limit value by a predetermined tolerance value. The reduced speed is then maintained as the adjusted or corrected target speed when the above condition exists. Otherwise, the speed is increased again.
  • the reduction of the Fräswalzennaviere for example, after a predetermined time interval or after covering a predetermined Distance gradually or continuously.
  • the milling drum speed can also be adapted to the changed parameters after changing other parameters, eg. B. to a modified feed rate or milling depth.
  • the feed rate is not predetermined by the operator, but by a control or regulating device, which may be part of the control unit 19.
  • This control or regulation of the feed rate which can be done by the known methods, but does not take place in dependence on the characteristic of the critical operating condition of the milling drum size.
  • the inventive adaptation of the Fräswalzenwidiere then takes place independently of this control or regulation.
  • FIGS. 4A to 4D Another embodiment is described in which an upper and lower limit value for the effective value of the characteristic measurand M (t) is determined.
  • Fig. 4A shows the noisy output of sensor 18A, such as an acceleration sensor, as a function of time.
  • the characteristic measurand M (t) is superposed in the output signal of the sensor 18A by various disturbance variables.
  • the filter unit 18B has a band-pass filter which allows only signals in a frequency band of, for example, 0.25 to 20 Hz, in particular 0.5 to 10 Hz, to pass.
  • Fig. 4B shows the noise-removed output of the bandpass filter.
  • the filter unit 18B further comprises a unit for determining the effective value of the output signal of the bandpass filter.
  • the rms value of the output signal of the bandpass filter represents the characteristic measurand M (t) ( Fig. 4C ).
  • the milling drum 4 rotates in the time interval A first with a predetermined speed n 1 ( Fig. 4D ). It turns out that the measured quantity M (t) increases continuously in the time interval A, which indicates the occurrence of an unstable state ( Fig. 4C ).
  • the increase in the measured quantity M (t) may be due to changing working conditions, for example a change in the nature of the road surface to be scoured off.
  • the measured variable M (t) can also be due to an increase in the Feed rate in the time interval A, which is specified by another controller or control, which is not based on the monitoring of the measured variable M (t).
  • the rotational speed n of the milling drum 4 in the present exemplary embodiment is increased stepwise from n 1 to n 2 in order to produce a second critical value S 1 not to produce critical operating condition of the milling drum. It can be seen that the measured variable M (t) falls below the upper critical limit value due to the speed increase.
  • the milling drum 4 is now operated in the time interval B with the increased speed n 2 , wherein the measured variable M (t) decreases continuously. In this embodiment, however, the measurand M (t) does not abruptly drop to zero as in the embodiment of FIG Fig.
  • Fig. 4C shows the case that an increase of the Fräswalzenfitiere n from n 1 to n 2 is sufficient. It can be seen that the measured quantity M (t) decreases after the adaptation of the milling drum rotational speed n until it has reached or fallen below a lower limit value S 2 , which is regarded as uncritical. If the Fräswalzenwidiere has reached or fallen below the lower limit value S 2 , the speed n of the milling drum 4 is again reduced to the value n 1 . In the subsequent time interval C, the milling drum rotational speed n 1 is maintained, with the measured variable M (t) again rising slowly, but still remaining below the upper critical limit value S 1 . Consequently, an upper or lower switching point for a sudden or continuous speed increase or speed reduction is set within a predetermined tolerance range.
  • a particular aspect of the invention is that the control of the drive unit of the construction machine provides a target value control mode in which the construction machine can be operated for certain working conditions in an optimal operating point.
  • the construction machine moves at a certain feed rate, which can be set by the operator or a controller, and the milling drum 4 rotates at a certain speed.
  • the construction machine may transition to an adaptive control mode in which the construction machine moves at the feed rate and the speed of the milling drum 4 is adjusted such that the milling drum is operated in a non-critical operating condition.
  • the feed speed of the construction machine is not affected by this control.
  • the control of the drive unit 8 envisages transitioning from the setpoint control mode into the adaptive control mode as a function of the measured variable M (t) which is characteristic for a critical operating state of the milling drum 4. This ensures that even with changing working conditions a critical operating condition for the milling drum can not occur.
  • the construction machine enters the adaptive control mode in which the construction machine is operated at a higher rotational speed than the predetermined softer material speed at the same feed rate , As the material softens again, the construction machine may return to the setpoint control mode.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine selbstfahrende Baumaschine, insbesondere Straßenfräsmaschine, Recycler, Stabilisierer oder Surface-Miner, die über einen Maschinenrahmen verfügt, der von einem Fahrwerk getragen wird, das Räder oder Laufwerke aufweist.
  • Im Straßenbau werden selbstfahrende Baumaschinen unterschiedlicher Bauart eingesetzt. Zu diesen Maschinen zählen die bekannten Straßenfräsmaschinen, Recycler oder Stabilisierer. Mit den bekannten Straßenfräsmaschinen können bestehende Straßenschichten des Straßenoberbaus abgetragen und mit den bekannten Recyclern bestehende Straßenbeläge wiederhergestellt werden. Die bekannten Stabilisierer dienen der Vorbereitung des Unterbaus für den Straßenbau. Darüber hinaus sind als selbstfahrende Baumaschinen sogenannte Surface-Miner bekannt, mit denen Kohle oder Gestein abgebaut werden kann.
  • Die oben genannten selbstfahrenden Baumaschinen verfügen über eine rotierende Fräswalze bzw. einen rotierenden Fräs-/Mischrotor oder eine Schneidwalze, die mit geeigneten Fräs- oder Schneidwerkzeugen besetzt sind. Nachfolgend wird die Fräswalze, der Fräs-/Mischrotor oder die Schneidwalze der bekannten Baumaschinen als Fräswalze bezeichnet.
  • Zum Antrieb der Räder oder Laufwerke und der Fräswalze weisen die bekannten Baumaschinen eine Antriebseinheit auf. Die Antriebsleistung wird von dem Antriebsmotor auf die Räder oder Laufwerke und die Fräswalze im Allgemeinen mit getrennten Antriebssträngen übertragen, die jeweils eigene Getriebesysteme aufweisen.
  • Darüber hinaus verfügen die bekannten Baumaschinen über eine Steuereinheit, mit der die Antriebseinheit gesteuert wird. Die Steuereinheit steuert die Antriebseinheit derart, dass sich die Baumaschine mit einer bestimmten Vorschubgeschwindigkeit bewegen und sich die Fräswalze mit einer bestimmten Drehzahl drehen kann.
  • Der Maschinenführer kann in Abhängigkeit von den jeweiligen Arbeitsbedingungen die Vorschubgeschwindigkeit der Baumaschine und die Drehzahl der Fräswalze innerhalb gewisser Grenzen vorgeben. Im Allgemeinen wird die Drehzahl der Fräswalze von der Drehzahl des Antriebsmotors der Antriebseinheit bestimmt, so dass über die Regelung der Motordrehzahl die Fräswalzendrehzahl gesteuert werden kann. Zusätzlich kann es auch vorgesehen sein, die Fräswalzendrehzahl über ein Getriebe in Stufen oder stufenlos zu verstellen, oder die Fräswalze hydraulisch bzw. elektrisch anzutreiben, wodurch die Fräswalzendrehzahl in weiten Bereichen stufenlos eingestellt werden kann. Zur Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit und der Fräswalzendrehzahl verfügen die bekannten Baumaschinen über eine Eingabeeinheit. Der Maschinenführer kann mit der Eingabeeinheit im Allgemeinen diskrete Fräswalzendrehzahlen auswählen, die ihm für das Arbeitsvorhaben als geeignet erscheinen.
  • In der Praxis wird angestrebt, die Baumaschine mit einer möglichst hohen Vorschubgeschwindigkeit zu betreiben, so dass die Arbeitsleistung der Baumaschine so hoch wie möglich ist. Der Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit sind aber unter anderem durch die maximale Leistung der Antriebseinheit Grenzen gesetzt, die nicht nur zum Antrieb der Räder oder Laufwerke der Baumaschine, sondern auch zum Antrieb der Fräswalze dient. Darüber hinaus spielt auch der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors bei der Vorgabe der Vorschubgeschwindigkeit eine Rolle. In der Praxis hat sich gezeigt, dass für die Qualität des Fräs- oder Schneidprozesses und den Verschleiß der Fräswerkzeuge der Fräswalze die Drehzahl der Fräswalze entscheidend ist. Die Drehzahl der Fräswalze beeinflusst auch den Kraftstoffverbrauch sowie den Verbrauch an Kühlmittel zum Kühlen der Fräsmeißel.
  • Für die Fräswalze wird in der Praxis eine möglichst niedrige Drehzahl angestrebt. Mit einer geringen Drehzahl der Fräswalze ergibt sich vorteilhaft ein geringerer Feinkornanteil im Fräsgut, wodurch auch die Staubbelastung reduziert wird. Bei einer niedrigeren Drehzahl der Fräswalze unterliegen die Fräsmeißel einem geringeren Verschleiß. Darüber hinaus führt eine Verringerung der Fräswalzendrehzahl auch zu einer Einsparung von Kraftstoff und Kühlmittel. Einer Verringerung der Fräswalzendrehzahl sind aber in der Praxis Grenzen gesetzt. Bei einer zu geringen Drehzahl besteht das Problem, dass die kinetische Energie der Fräswalze für eine effektive Bearbeitung des Materials nicht mehr ausreichend ist. Dann kommt es zu einem unrunden und unruhigen Lauf der Fräswalze, der sich unter anderem in Vibrationen der gesamten Baumaschine bis hin zum Aufschaukeln der Maschine zeigt, wobei auch Beschädigungen an der Maschine auftreten können. Weiterhin leidet durch den unruhigen Lauf der Fräswalze die Arbeitsqualität und es können Ungleichmäßigkeiten im Fräsbild auftreten. Im Extremfall kann bei nicht ausreichender kinetischer Energie die Fräswalze "steckenbleiben". Dieser kritische Betriebszustand ist nicht nur von der Drehzahl der Fräswalze, sondern unter anderem auch von der Vorschubgeschwindigkeit der Baumaschine, der Beschaffenheit des zu bearbeitenden Materials und dem Gewicht der Baumaschine abhängig. Entscheidend können darüber hinaus auch die Umgebungsbedingungen sein, die sich auf das Material auswirken. So ist beispielsweise Asphalt bei höheren Temperaturen weicher als bei niedrigen Temperaturen und somit einfacher zu fräsen. Daher sind beispielsweise an Tagen mit höherer Temperatur bei gleichbleibendem Material ggf. niedrigere Fräswalzendrehzahlen möglich als an kälteren Tagen. Folglich ist es aufgrund unterschiedlicher Einflussfaktoren im Fräsprozess nicht immer möglich, bereits im Vorfeld der Fräsarbeiten die optimale Fräswalzendrehzahl festzulegen, bei der ein möglichst niedriger Verschleiß und ein optimales Fräsbild bei größtmöglichem Vorschub der Baumaschine gewährleistet wird, aber das Auftreten eines kritischen Betriebszustands der Walze verhindert wird.
  • Sämtliche der im Stand der Technik bekannten Baumaschinen zeichnen sich dadurch aus, dass zur Vermeidung eines kritischen Betriebszustands der Fräswalze infolge einer zu großen Belastung die Vorschubgeschwindigkeit der Baumaschine reduziert wird. Dadurch wird die Arbeitsleistung der Maschine unnötig herabgesetzt, wenn der kritische Betriebszustand nicht anderweitig zu vermeiden gewesen wäre. Eine Erhöhung der Belastung der Fräswalze führt bei den bekannten Baumaschinen zu einer Verringerung der Vorschubgeschwindigkeit, während die Drehzahl der Fräswalze aufrechterhalten wird. Dabei wird die Fräswalzendrehzahl regelmäßig zu hoch voreingestellt, um unter allen Betriebsbedingungen das Auftreten des kritischen Betriebszustands zu vermeiden.
  • Die EP 2 354 310 A2 ( US 8,128,177 B2 ) befasst sich mit dem Problem unerwünschter Fahrbewegungen einer Straßenfräsmaschine durch Regelung des Fahrantriebs in Abhängigkeit von auf die Fräswalze wirkenden Reaktionskräften. Zur Erfassung dieser Reaktionskräfte werden verschiedene Sensoren vorgeschlagen, insbesondere Sensoren zur Messung von Verformungen einzelner Maschinenbauteile, insbesondere der Fräswalze, oder des Drucks im Hydrauliksystem, beispielsweise des Hydraulikdrucks in den Hubzylindern zur Höhenverstellung des Maschinenrahmens. Wenn die mit den Sensoren erfasste Messgröße einen kritischen Wert übersteigt, wird die Vorschubgeschwindigkeit der Baumaschine reduziert. Die Drehzahl der Fräswalze wird hingegen aufrechterhalten.
  • Eine Straßenbaumaschine, bei der die Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einem für einen Betriebszustand der Baumaschine charakteristischen Parameter geregelt wird, ist auch aus der US 6,921,230 B2 bekannt.
  • Die WO 03/064770 A1 beschreibt eine Straßenfräsmaschine, die über Sensoren zur Erfassung eines Betriebszustands der Fräswalze verfügt. Neben Dehnungs-Messstreifen zur Erfassung des Betriebszustands wird auch eine Signalaufnahmeeinheit vorgeschlagen, die Schwingungen an Maschinenbauteilen erfasst. Die Schwingungen der Fräswalze werden gemessen, um den Verschleißzustand der Fräswalze zu ermitteln. Dabei wird davon ausgegangen, dass sich die von neuen Fräsmeißeln verursachten Schwingungen von den Schwingungen verschlissener Fräsmeißel in Amplitude und/oder Frequenz unterscheiden.
  • Aus der US 2008/0173740 A1 ist bekannt, die Vorschubgeschwindigkeit der Straßenfräsmaschine und die Drehzahl der Fräswalze derart zu regeln, dass zwischen Vorschubgeschwindigkeit und Fräswalzendrehzahl ein vorgegebenes Verhältnis besteht.
  • Schließlich beschreibt die DE 102 13 017 A1 ein Verfahren zur Optimierung eines Fräsprozesses bei Straßenfräsmaschinen, bei dem ein für die Arbeitsleistung der Fräswalze repräsentativer Kennwert ermittelt wird, um die Menge an Kühlflüssigkeit für die Fräswerkzeuge zu steuern.
  • Zu Beginn der Arbeiten muss der Maschinenführer eine bestimmte Vorschubgeschwindigkeit für die Baumaschine und eine bestimmte Drehzahl für die Fräswalze vorgeben. Im Hinblick auf die oben genannten Bedingungen erfordert die Vorgabe der Vorschubgeschwindigkeit und der Fräswalzendrehzahl aber in der Praxis vom Maschinenführer eine erhöhte Aufmerksamkeit. In der Praxis kann es vorkommen, dass der Maschinenführer aus Sicherheitsgründen oder auch aus Bequemlichkeit einfach eine Fräswalzendrehzahl vorgibt, die höher als notwendig gewählt wird. Dies führt zu den oben genannten Nachteilen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbstfahrende Baumaschine zu schaffen, die sich zuverlässig bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen mit hoher Effizienz betreiben lässt. Darüber hinaus ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem sich eine selbstfahrende Baumaschine zuverlässig bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen mit hoher Effizienz betreiben lässt.
  • Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
  • Die erfindungsgemäße selbstfahrende Baumaschine, insbesondere Straßenfräsmaschine, Recycler, Stabilisierer oder Surface-Miner, weist einen Maschinenrahmen auf, der von einem Fahrwerk getragenen wird, das Räder oder Laufwerke aufweist. An dem Maschinenrahmen ist eine Fräswalze angeordnet. Die Räder oder Laufwerke und die Fräswalze werden von einer Antriebseinheit angetrieben. Die Antriebseinheit kann eine Einrichtung sein, die beispielsweise einen Verbrennungsmotor, insbesondere Dieselmotor, und beispielsweise zwei Antriebsstränge zur Übertragung der Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor auf die Räder oder Laufwerke und die Fräswalze umfasst. Die beiden unabhängigen Antriebsstränge können eigene Getriebe aufweisen, so dass sich die Räder oder Laufwerke unabhängig von der Fräswalze bewegen lassen. Die Antriebseinheit kann auch ein Hydraulikgetriebe zum Antrieb weiterer Aggregate der Baumaschine umfassen, beispielsweise hydraulische Hubeinrichtungen zur Höhenverstellung des Maschinenrahmens. Unter einer Antriebseinheit wird auch eine Anordnung verstanden, die mehrere Antriebsaggregate umfasst, beispielsweise getrennte Antriebsaggregate für die Räder oder Laufwerke und den Antrieb der Fräswalze.
  • Darüber hinaus verfügt die Baumaschine über eine Steuereinheit zum Steuern der Antriebseinheit und eine Signalaufnahmeeinheit zur Erfassung mindestens einer für einen Betriebszustand der Fräswalze charakteristischen Messgröße.
  • Die erfindungsgemäße Baumaschine zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuereinheit derart konfiguriert ist, dass die Drehzahl der Fräswalze in Abhängigkeit von mindestens einer für einen kritischen Betriebszustand der Fräswalze charakteristischen Messgröße an die Betriebsbedingungen der Baumaschine derart angepasst wird, dass die Fräswalze in einem nicht kritischen Betriebszustand betrieben wird.
  • Die Betriebsbedingungen der Baumaschine können vorgegebene Parameter sein, beispielsweise die Vorschubgeschwindigkeit oder Frästiefe. Diese Paramater können während des Betriebs der Baumaschine konstant sein oder auch verändert werden. Für die Anpassung der Fräswalzendrehzahl ist die Vorschubgeschwindigkeit der Baumaschine von besonderer Bedeutung. Die Vorschubgeschwindigkeit, an die die Fräswalzendrehzahl angepasst werden kann, kann eine vom Maschinenführer vorgegebene Vorschubgeschwindigkeit sein, die der Maschinenführer während des Betriebs der Baumaschine verändern kann. Die Vorschubgeschwindigkeit kann aber auch von einer Steuerungs- oder Regelungseinrichtung der Baumaschine vorgegeben werden. Während der Anpassung der Fräswalzendrehzahl braucht die Vorschubgeschwindigkeit nicht konstant zu sein, sondern kann sich aufgrund der Vorgabe durch den Maschinenführer oder der Steuerung bzw. Regelung auch verändern. Entscheidend ist, dass die Vorschubgeschwindigkeit nicht in Abhängigkeit von der für den Betriebszustand der Fräswalze charakteristischen Größe, sondern in Abhängigkeit von anderen Größen gesteuert oder geregelt wird, sofern eine Regelung oder Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit überhaupt erfolgt.
  • Während im Stand der Technik eine bestimmte Fräswalzendrehzahl vorgegeben wird, die sich zum Beispiel am optimalen Betriebspunkt der Antriebseinheit orientiert, und bei Auftreten eines Überlastzustandes die Vorschubgeschwindigkeit der Baumaschine reduziert wird, sieht die erfindungsgemäße Baumaschine eine adaptive Steuerung oder Regelung der Fräswalzendrehzahl vor. Zur Erkennung eines kritischen Betriebszustands können eine oder mehrere charakteristischen Messgrößen ausgewertet werden. Dabei können verschiedene Auswertalgorithmen Anwendung finden. Aus diesem grundlegend unterschiedlichen Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Steuerung ergeben sich gegenüber dem Stand der Technik die folgenden Vorteile.
  • Die adaptive Steuerung der Fräswalzendrehzahl erlaubt den Betrieb der Baumaschine im Hinblick auf die Fräswalzendrehzahl in einem optimalen Arbeitspunkt. Die Fräswalzendrehzahl braucht nicht zuvor auf einen bestimmten Wert eingestellt zu werden, der im vorhinein als optimal angesehen wird, sondern wird automatisch an die Betriebsbedingungen der Baumaschine angepasst, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Fräswalze in einen kritischen Betriebszustand gelangen kann. Bei dieser Steuerung wird die Vorschubgeschwindigkeit von dieser Steuerung nicht beeinflusst, obgleich sich die Vorschubgeschwindigkeit auch aufgrund einer anderen Steuerung bzw. Regelung oder Vorgabe durch den Maschinenführer verändern kann. Dadurch kann sich die Arbeitsleistung der Baumaschine zumindest nicht verringern. Die Baumaschine kann also mit einer möglichst niedrigen Fräswalzendrehzahl betrieben werden. Daraus ergibt sich ein geringer Verschleiß der Fräswerkzeuge sowie ein geringerer Kraftstoff- und Kühlmittelverbrauch. Die Anpassung der Fräswalzendrehzahl kann zu Beginn der Fräsarbeiten beim Ansetzen der Baumaschine erfolgen, so dass die Fräsarbeiten mit der optimalen Fräswalzendrehzahl durchgeführt werden, oder kann während der Fräsarbeiten als Reaktion auf sich ändernde Betriebsbedingungen erfolgen.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinheit derart konfiguriert ist, dass die Drehzahl der Fräswalze erhöht wird, wenn die mindestens eine für den Betriebszustand der Fräswalze charakteristische Messgröße einen kritischen Grenzwert überschreitet, so dass die Fräswalze in einem nicht kritischen Betriebszustand betrieben wird. Dabei kann die Drehzahl der Fräswalze von einem vorgegebenen Wert stufenweise oder kontinuierlich solange erhöht werden, bis die mindestens eine für den Betriebszustand der Fräswalze charakteristische Messgröße den kritischen Grenzwert um einen vorgegebenen Toleranzwert unterschreitet.
  • Der Maschinenführer kann mit der erfindungsgemäßen Steuerung vor Beginn der Arbeiten einen beliebigen, möglichst niedrigen Wert für die Fräswalzendrehzahl vorgeben, ohne sich über das Auftreten eines kritischen Betriebszustands Gedanken machen zu müssen. Dieser Wert kann aber auch ein bereits von der Steuerung festgelegter Wert sein, der vom Maschinenführer nicht vorgegeben zu werden braucht. Die erfindungsgemäße Steuerung bewirkt dann, dass für die Fräsarbeiten eine möglichst niedrige Fräswalzendrehzahl automatisch eingestellt wird. Die Fräswalzendrehzahl wird auf einen Wert eingestellt, bei dem mindestens eine für den Betriebszustand der Fräswalze charakteristische Messgröße den kritischen Grenzwert um einen vorgegebenen Toleranzwert unterschreitet. Dieser Toleranzwert kann auch Null sein. Auch der kritische Grenzwert kann Null sein. Im einfachsten Fall wird davon ausgegangen, dass ein stabiler Betriebszustand der Fräswalze vorliegt, wenn die charakteristische Messgröße Null ist, d. h. nicht nachweisbar bzw. messbar ist, und dass der Betriebszustand instabil ist, wenn die charakteristische Messgröße größer Null ist, d. h. messbar ist. Vorteilhaft ist aber, wenn ein Toleranzwert berücksichtigt wird.
  • Für den umgekehrten Fall, dass als Startwert eine zu hohe Fräswalzendrehzahl vorgegeben wird, die oberhalb des Wertes liegt, bei dem ein kritischer Betriebszustand auftritt, kann die Anpassung der Fräswalzendrehzahl auch dadurch erfolgen, dass die Drehzahl der Fräswalze ausgehend von einem zu hohen Wert stufenweise oder kontinuierlich verringert wird, solange die mindestens eine für den Betriebszustand der Fräswalze charakteristische Messgröße noch einen kritischen Grenzwert unterschreitet, so dass die Fräswalze ggf. unter Berücksichtigung eines Toleranzwertes noch in einem unkritischen Betriebszustand betrieben wird.
  • Für die Eingabe der Fräswalzendrehzahl durch den Maschinenführer ist vorzugsweise eine Eingabeeinheit vorgesehen, mit der der Maschinenführer beispielsweise unter vorgegebenen Werten einen Vorgabewert auswählen kann.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Steuereinheit derart konfiguriert ist, dass nach der Anpassung der Drehzahl zum Betrieb der Fräswalze in einem nicht kritischen Betriebszustand die Drehzahl der Fräswalze reduziert wird und überprüft wird, ob nach der Reduzierung der Drehzahl die mindestens eine für den Betriebszustand der Fräswalze charakteristische Messgröße den kritischen Grenzwert um einen vorgegebenen Toleranzwert noch unterschreitet. Die reduzierte Drehzahl wird dann beibehalten, wenn nach der Reduzierung der Drehzahl die mindestens eine für den Betriebszustand der Fräswalze charakteristische Messgröße den kritischen Grenzwert um einen vorgegebenen Toleranzwert unterschreitet. Ansonsten wird die Drehzahl wieder erhöht. Die laufende Anpassung der Fräswalzendrehzahl kann in bestimmten Zeitintervallen oder nach Zurücklegung bestimmter Wegstrecken erfolgen. Eine Anpassung der Fräswalzendrehzahl kann auch zu den Zeitpunkten erfolgen, zu denen sich die betreffenden Betriebsbedingungen, beispielsweise Vorschubgeschwindigkeit oder Frästiefe, verändert haben. Eine erneute Anpassung wird aber dann nicht erforderlich sein, wenn davon auszugehen ist, dass sich die Betriebsbedingungen nicht oder nicht wesentlich ändern, beispielsweise der abzufräsende Straßenbelag weitgehend die gleichen Materialeigenschaften hat und der Vorschub und die Frästiefe im Wesentlichen konstant bleiben.
  • Ein Aspekt der Erfindung liegt darin, während des Betriebs der Baumaschine in einem zuvor optimalen Betriebspunkt nach einer Änderung der Betriebs- oder Arbeitsbedingungen einen Eingriff in die Maschinensteuerung vorzunehmen, um den optimalen Betriebspunkt wieder einzustellen. Die Steuereinheit sieht vorzugsweise einen Sollwert-Steuermodus vor, in dem sich die Baumaschine mit einer bestimmten Vorschubgeschwindigkeit bewegt und die Fräswalze sich mit einer bestimmten Drehzahl dreht. Diese Vorschubgeschwindigkeit kann eine manuell vorgegebene oder eine von einer Steuerung bzw. Regelung vorgegebene Geschwindigkeit sein, die konstant sein oder sich auch verändern kann. Darüber hinaus sieht die Steuereinheit einen adaptiven Steuermodus vor, in dem sich die Baumaschine mit der Vorschubgeschwindigkeit bewegt und die Fräswalze sich mit einer Drehzahl dreht, die derart angepasst ist, dass die Fräswalze in einem nicht kritischen Betriebszustand betrieben wird. Die Steuereinheit ist derart konfiguriert, dass diese von dem Sollwert-Steuermodus in den adaptiven Steuermodus in Abhängigkeit von der mindestens einen für einen kritischen Betriebszustand der Fräswalze charakteristischen Messgröße übergeht. Dadurch wird erreicht, dass die Fräswalzendrehzahl unabhängig von einer möglicherweise bereits bestehenden anderen Steuerung oder Regelung der Vorschubgeschwindigkeit dann angepasst wird, wenn sich die Arbeitsbedingungen verändert haben. Die Fräswalzendrehzahl ist in dem adaptiven Steuermodus beispielsweise höher als die zuvor eingestellte Drehzahl, wenn das zu bearbeitende Material härter und die Belastung der Fräswalze größer geworden ist.
  • Für die erfindungsgemäße Steuerung ist grundsätzlich unerheblich, wie die für den kritischen Betriebszustand der Fräswalze charakteristische Messgröße erfasst wird.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform sieht zur Erfassung des kritischen Betriebszustands eine Signalaufnahmeeinheit vor, die mindestens einen Sensor zur Erfassung von Vibrationen oder Stößen aufweist. Hierzu kann der dabei verwendete Sensor beispielsweise Wege, Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen erfassen. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Fräswalze in einem kritischen Betriebszustand Vibrationen oder Stößen ausgesetzt ist bzw. verursacht, die sich auf den Maschinenrahmen übertragen. Diese Vibrationen oder Stöße können grundsätzlich an sämtlichen Bauteilen der Baumaschine nachgewiesen werden. Hierzu gehören auch der Kantenschutz oder der Abstreifer der bekannten Straßenfräsmaschinen, die sich in einem kritischen Betriebszustand der Fräswalze ruckartig auf und ab bewegen können. Folglich können zur Erfassung der Höhe des Kantenschutzes oder Abstreifers ggf. bereits vorhandene Sensoren als Sensoren zur Erfassung von Vibrationen oder Stößen dienen. Vibrationen oder Stöße können sich auch durch Verformungen der Bauteile nachweisen lassen. Insofern können auch Sensoren Verwendung finden, die beispielsweise Änderungen in der Spannung von Bauteilen erfassen.
  • Darüber hinaus kann die für den kritischen Betriebszustand der Fräswalze charakteristische Messgröße eine mit Druckschwankungen des Hydraulikdrucks in einem Hydrauliksystem der Baumaschine korrelierende Messgröße sein. Ferner können Drehzahlschwankungen des Antriebsmotors, insbesondere Verbrennungsmotors, von rotierenden Bauteilen im Antriebsstrang der Räder oder Laufwerke und/oder im Antriebsstrang der Fräswalze erfasst werden.
  • Die für die Erfassung der charakteristischen Messgröße geeigneten Sensoren sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise können Beschleunigungsaufnehmer, Dehnungsmessstreifen, Drucksensoren, Drehgeber, Drehzahlsensoren etc. an Bauteilen der Baumaschine angeordnet werden. Zur Absicherung der Messergebnisse können auch die Messsignale mehrerer gleicher und/oder mehrerer unterschiedlicher Sensoren ausgewertet werden, die an denselben oder unterschiedlichen Bauteilen angeordnet werden können.
  • Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    als Beispiel für eine selbstfahrende Baumaschine eine Straßenfräsmaschine in der Seitenansicht,
    Fig. 2
    die Antriebseinheit zum Antrieb der Laufwerke oder Räder und die Steuereinheit für die Antriebseinheit der selbstfahrenden Baumaschine in vereinfachter schematischer Darstellung,
    Fig. 3
    die für den Betriebszustand der Fräswalze charakteristische Messgröße vor und nach dem Auftreten eines kritischen Betriebszustands der Fräswalze, und
    Fig. 4A bis Fig. 4B
    die charakteristische Messgröße und die Fräswalzendrehzahl bei einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Steuerung der Fräswalzendrehzahl.
  • Fig. 1 zeigt als Beispiel für eine selbstfahrende Baumaschine eine Straßenfräsmaschine zum Abfräsen von Straßenbelägen aus Asphalt, Beton oder dergleichen. Die Straßenfräsmaschine weist einen von einem Fahrwerk 1 getragenen Maschinenrahmen 2 auf. Das Fahrwerk 1 der Fräsmaschine umfasst vordere und hintere Kettenlaufwerke 1A, 1B, die an der in Arbeitsrichtung rechten und linken Seite des Maschinenrahmens 2 angeordnet sind. Anstelle von Kettenlaufwerken können auch Räder vorgesehen sein. Die Kettenlaufwerke 1A, 1B sind an Hubsäulen 3A, 3B befestigt, die am Maschinenrahmen 2 angebracht sind, so dass der Maschinenrahmen gegenüber dem Boden in der Höhe verstellbar ist.
  • Die Straßenfräsmaschine verfügt über eine Fräswalze 4, die mit nicht dargestellten Fräswerkzeugen bestückt ist. Die Fräswalze 4 ist am Maschinenrahmen 2 zwischen den vorderen und hinteren Kettenlaufwerken 1A, 1B in einem Fräswalzengehäuse 5 angeordnet, das an den Längsseiten von einem Kantenschutz 6 und an der Rückseite von einem nicht dargestellten Abstreifer verschlossen ist. Das abgefräste Fräsgut wird mit einer Fördereinrichtung 20 abgeführt. Oberhalb des Fräswalzengehäuses 5 befindet sich am Maschinenrahmen 2 der Fahrstand 7 mit einem Bedienpult 7A für den Maschinenführer. Für den Antrieb der Fräswalze 4 verfügt die Fräsmaschine über eine Antriebseinheit 8, die einen Verbrennungsmotor 10 aufweist. Der Verbrennungsmotor 10 treibt neben der Fräswalze 4 auch die Kettenlaufwerke 1A, 1B oder Räder sowie weitere Aggregate der Fräsmaschine an.
  • Fig. 2 zeigt die beiden Antriebsstränge zur Übertragung der Antriebsleitung von dem Verbrennungsmotor 10 auf die Laufwerke 1A, 1B oder Räder und die Fräswalze 4. In Fig. 2 sind die Kettenlaufwerke oder Räder nur andeutungsweise dargestellt.
  • Zur Übertragung der Antriebsleistung auf die Laufwerke 1A, 1B dient ein erster Antriebsstrang I, während zur Übertragung der Antriebsleistung auf die Fräswalze 4 ein zweiter Antriebsstrang II dient. Beide Antriebsstränge I und II umfassen jeweils ein Getriebesystem 9A, 9B. Die Abtriebswelle 11 des Verbrennungsmotors 10 ist über ein Pumpenverteilergetriebe 21 mit einem Antriebselement 12A eines Zugmittelgetriebes 12 verbunden, dessen Abtriebselement 12B mit der Antriebswelle 4A der Fräswalze 4 verbunden ist. Folglich wird die Fräswalze 4 von dem Verbrennungsmotor 10 über das Zugmittelgetriebe 12 angetrieben, wobei die Drehzahl n der Fräswalze 4 über die Drehzahl des Verbrennungsmotors 10 gesteuert werden kann. Alternativ kann dies auch über ein weiteres schaltbares oder stufenloses Getriebe erfolgen.
  • Der Fahrantrieb ist bei der Fräsmaschine ein hydraulischer Antrieb. Das Pumpenverteilergetriebe 21 ist über eine Welle 13 mit einer Hydropumpe 14 verbunden, deren Volumenstrom in Abhängigkeit von einem Steuersignal einstellbar ist, so dass die Vorschubgeschwindigkeit der Baumaschine unabhängig von der Drehzahl des Antriebsmotors gesteuert werden kann. Die Hydropumpe 14 ist wiederum über Hydraulikleitungen 15 mit einem Hydromotor 16 verbunden, der die Kettenlaufwerke 1A, 1B antreibt. Derartige Antriebssysteme sind dem Fachmann bekannt.
  • Der Maschinenführer kann mit einer Eingabeeinheit 17 am Bedienpult 7A eine bestimmte Vorschubgeschwindigkeit für die Baumaschine einstellen. Mit der Eingabeeinheit 17 kann der Maschinenführer auch eine bestimmte Drehzahl für die Fräswalze 4 einstellen. Beispielsweise kann der Maschinenführer mit einem Schalter 17A bestimmte Fräswalzendrehzahlen n1, n2, n3 etc. auswählen. Die Steuerung der Antriebseinheit 8 sieht neben dem Betriebsmodus, in dem die Drehzahl der Fräswalze freivorgegeben werden kann, auch einen Betriebsmodus vor, in dem die Fräswalzendrehzahl automatisch an die unterschiedlichen Arbeitsbedingungen der Baumaschine angepasst wird. Dieser adaptive Betriebsmodus kann auf der Eingabeeinheit 17 ausgewählt werden.
  • Die Baumaschine verfügt über eine Signalaufnahmeeinheit 18 zur Erfassung mindestens einer für den Betriebszustand der Fräswalze 4 charakteristischen Messgröße. Zur Erfassung der Messgröße weist die Signalaufnahmeeinheit 18 mindestens einen Sensor 18A auf, der in Fig. 2 exemplarisch für sämtliche Sensoren nur schematisch dargestellt ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Sensor 18A ein Beschleunigungsaufnehmer, der Schwingungen oder Stöße erfasst. Der Sensor kann an einem Bauteil der Baumaschine angeordnet sein, auf das sich die Schwingungen oder Stöße übertragen, die bei einem kritischen Betriebszustand der Fräswalze 4 auftreten, d. h. wenn die Fräswalze mit einer zu geringen Fräswalzendrehzahl betrieben wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Beschleunigungsaufnehmer 18A am Maschinenrahmen 2 befestigt. Der Beschleunigungsaufnehmer 18A kann aber auch an der Fräswalze oder dem Fräswalzengehäuse angeordnet sein. Aus dem Messsignal des Beschleunigungsaufnehmers 18A werden Störsignale mit einer Filtereinheit 18B entfernt, d. h. Schwingungen oder Stöße, die beispielsweise von dem Verbrennungsmotor 10 oder dem Fahrwerk 1 hervorgerufen werden. Die Filtereinheit 18B ist derart ausgebildet, dass die Störsignale, die sich in Amplitude und/oder Frequenz von der charakteristischen Messgröße unterscheiden, herausgefiltert werden.
  • Anstelle eines Beschleunigungsaufnehmers kann auch ein Dehnungssensor vorgesehen sein, mit dem Verformungen an Bauteilen der Baumaschine gemessen werden, die bei einem instabilen Betriebszustand auftreten. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Dehnungssensor an der Fräswalze 4 befestigt. Es können aber auch mindestens ein Beschleunigungsaufnehmer und ein Dehnungssensor vorgesehen sein, wobei auf einen instabilen Betriebszustand geschlossen wird, wenn mit dem Beschleunigungsaufnehmer Schwingungen oder Stöße und/oder mit dem Dehnungssensor Verformungen erfasst werden.
  • Die Steuereinheit 19 für die Antriebseinheit 8 verfügt über eine Datenverarbeitungseinheit (Mikroprozessor), auf der ein Datenverarbeitungsprogramm (Software) läuft, so dass die nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritte ausgeführt werden.
  • Bei einem ersten Ausführungsbeispiel gibt der Maschinenführer vor Beginn der Fräsarbeiten eine Vorschubgeschwindigkeit für die Baumaschine vor. Wenn der Maschinenführer den adaptiven Betriebsmodus auswählt, steuert die Steuereinheit 19 die Antriebeinheit 8 derart, dass sich die Baumaschine mit der vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit v bewegt und sich die Fräswalze 4 mit einer bestimmten Drehzahl n dreht. Die von der Steuereinheit 19 fest vorgegebene Fräswalzendrehzahl, die auch vom Maschinenführer frei vorgegeben werden könnte, liegt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unterhalb der für einen unkritischen Betriebszustand erforderlichen Drehzahl.
  • Der Sensor 18A der Signalaufnahmeeinheit 18 erfasst Vibrationen oder Stöße, die bei einer zu geringen Fräswalzendrehzahl auftreten. Diese charakteristische Messgröße M(t) wird in der Steuereinheit 19 ausgewertet. Die Steuereinheit 19 erhöht die Drehzahl der Fräswalze 4 von dem vorgegebenen Wert stufenweise oder kontinuierlich solange, bis die charakteristische Messgröße einen kritischen Grenzwert um einen vorgegebenen Toleranzwert unterschreitet.
  • Zunächst wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem davon ausgegangen wird, dass der Mittelwert der charakteristischen Messgröße bei einem kritischen Betriebszustand A ist und bei einem unkritischen Betriebszustand idealerweise 0 ist, aber auch größer als 0 sein kann, wobei der Übergang von einem kritischen zu einem unkritischen Zustand sprunghaft ist, d. h. die Messgröße sprunghaft auf Null oder einen als unkritisch angesehenen Wert größer Null abfällt. Die charakteristische Messgröße M(t) ist in Fig. 3 als Funktion der Zeit für den Fall dargestellt, dass in dem Zeitintervall t < t3 die Fräswalze 4 mit einer zu geringen Drehzahl (n1 oder n2) betrieben wird und zu dem Zeitpunkt t = t3 oder in dem Zeitintervall t > t3 mit einer Drehzahl n3 betrieben wird, bei der ein kritischer Betriebszustand nicht auftritt. Als kritischer Grenzwert wird ein Wert kleiner als A angenommen, beispielsweise A/2. Die Drehzahl n der Fräswalze wird von dem vorgegebenen Wert stufenweise n1, n2, n3 ... nn oder kontinuierlich erhöht. Zu dem Zeitpunkt t = t3 hat die Drehzahl einen Wert n3 erreicht, bei dem die charakteristische Messgröße 0 ist, d. h. die charakteristische Messgröße hat den Grenzwert A/2 um einen vorgegebenen Toleranzwert (A/2) unterschritten. Zu diesem Zeitpunkt t3 ist der Betriebszustand stabil. Ein unkritischer Betriebszustand kann auch dann angenommen werden, wenn die Messgröße größer als 0, aber kleiner als der kritische Grenzwert ist, beispielsweise A/8 ist. In diesem Fall kann der Toleranzwert beispielsweise A/4 sein. Der Übergang von dem kritischen zu dem unkritischen Zustand kann auch kontinuierlich sein. Die Steuereinheit 19 stellt nunmehr die Drehzahl n3 als Soll-Drehzahl für die Fräswalze ein. Dies ist der optimale Arbeitspunkt. Zur Erhöhung der Sicherheit kann als Soll-Drehzahl auch eine Drehzahl (n = n3 + Δn) eingestellt werden, die um einen vorgegebenen Betrag Δn größer als die ermittelte Drehzahl n3 ist.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass der Übergang von einem kritischen in einen unkritischen Betriebszustand oder umgekehrt sprunghaft ist. Es ist aber auch möglich, dass dieser Übergang kontinuierlich ist. Dann wird der Mittelwert A der charakteristischen Messgröße M(t) in einem Übergangsbereich von einem instabilen in einen stabilen Zustand kontinuierlich abnehmen. In diesem Fall kann mit der Auswahl eines geeigneten Toleranzwertes die Fräswalzendrehzahl ermittelt werden, bei der ein ausreichend stabiler Zustand angenommen werden kann, d. h. die charakteristische Messgröße einen ausreichenden Abstand zu dem kritischen Grenzwert hat.
  • Die Baumaschine bewegt sich nunmehr mit der vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit vsoll, wobei die Fräswalze 4 mit der optimalen Drehzahl n3=nsoll rotiert. Diese Fräswalzendrehzahl kann für das Arbeitsvorhaben grundsätzlich beibehalten werden, wenn davon ausgegangen wird, dass die Arbeitsbedingungen unverändert bleiben, beispielsweise sich die Materialeigenschaften des Bodenmaterials nicht ändern und auch die Frästiefe oder der Vorschub nicht geändert wird. Andernfalls kann eine Korrektur der Fräswalendrehzahl erforderlich sein.
  • Wenn die Frästiefe sich erhöht, der Vorschub gesteigert wird oder das abzufräsende Material härter werden sollte, wird wieder ein kritischer Betriebszustand erkannt, was mit der oben beschriebenen Routine zu einer weiteren Erhöhung der Fräswalzendrehzahl führt.
  • Wenn das Material hingegen weicher werden sollte, ist die Fräswalzendrehzahl nicht mehr optimal, d. h. die Fräswalzendrehzahl ist zu hoch, was mit der obigen Routine nicht erkannt wird. Für diesen Fall kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit 19 die Fräswalzendrehzahl sukzessive reduziert und jeweils überprüft, ob nach der Reduzierung der Drehzahl noch die mindestens eine für den Betriebszustand der Fräswalze charakteristische Messgröße M(t) den kritischen Grenzwert um einen vorgegebenen Toleranzwert unterschreitet. Die reduzierte Drehzahl wird dann als angepasste oder korrigierte Soll-Drehzahl beibehalten, wenn die obige Bedingung vorliegt. Ansonsten wird die Drehzahl wieder erhöht. Die Reduzierung der Fräswalzendrehzahl kann beispielsweise nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls oder nach Zurücklegen einer vorgegebenen Wegstrecke stufenweise oder kontinuierlich erfolgen. Die Fräswalzendrehzahl kann auch nach der Änderung anderer Parameter an die geänderten Parameter angepasst werden, z. B. an eine geänderte Vorschubgeschwindigkeit oder Frästiefe.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform wird die Vorschubgeschwindigkeit nicht vom Maschinenführer, sondern von einer Steuer- oder Regeleinrichtung vorgegeben, die Teil der Steuereinheit 19 sein kann. Diese Steuerung bzw. Regelung der Vorschubgeschwindigkeit, die nach den bekannten Verfahren erfolgen kann, erfolgt aber nicht in Abhängigkeit von der für den kritischen Betriebszustand der Fräswalze charakteristischen Größe. Die erfindungsgemäße Anpassung der Fräswalzendrehzahl erfolgt dann unabhängig von dieser Steuerung bzw. Regelung.
  • Unter Bezugnahme auf die Figuren 4A bis 4D wird ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem ein oberer und unterer Grenzwert für den Effektivwert der charakteristischen Messgröße M(t) festgelegt wird.
  • Fig. 4A zeigt das verrauschte Ausgangssignal des Sensors 18A, beispielsweise eines Beschleunigungssensors, als Funktion der Zeit. Die charakteristische Messgröße M(t) ist in dem Ausgangssignal des Sensors 18A von verschiedenen Störgrößen überlagert. Die Filtereinheit 18B verfügt über einen Bandpassfilter, der nur Signale in einem Frequenzband von beispielsweise 0,25 bis 20 Hz, insbesondere 0,5 bis 10 Hz, passieren lässt. Fig. 4B zeigt das von dem Rauschen befreite Ausgangssignal des Bandpassfilters.
  • Die Filtereinheit 18B weist weiterhin eine Einheit zur Bestimmung des Effektivwertes des Ausgangssignals des Bandpassfilters auf. Der Effektivwert des Ausgangssignals des Bandpassfilters stellt die charakteristische Messgröße M(t) dar (Fig. 4C).
  • Die Fräswalze 4 rotiert in dem Zeitintervall A zunächst mit einer vorgegebenen Drehzahl n1 (Fig. 4D). Es zeigt sich, dass die Messgröße M(t) in dem Zeitintervall A kontinuierlich ansteigt, was auf das Eintreten eines instabilen Zustandes schließen lässt (Fig. 4C). Der Anstieg der Messgröße M(t) kann auf sich verändernde Arbeitsbedingungen, beispielsweise einer Veränderung der Beschaffenheit des abzufräsenden Straßenbelages, zurückzuführen sein. Die Messgröße M(t) kann aber auch infolge einer Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit in dem Zeitintervall A ansteigen, die von einer anderen Steuerung oder Regelung vorgegeben wird, die nicht auf der Überwachung der Messgröße M(t) beruht. Zu dem Zeitpunkt t1, zu dem die charakteristische Messgröße M(t) einen oberen kritischen Grenzwert S1 erreicht bzw. überschritten hat, wird die Drehzahl n der Fräswalze 4 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stufenweise von n1 auf n2 erhöht, um wieder einen nicht kritischen Betriebszustand der Fräswalze herzustellen. Es zeigt sich, dass die Messgröße M(t) aufgrund der Drehzahlerhöhung unter den oberen kritischen Grenzwert abfällt. Die Fräswalze 4 wird in dem Zeitintervall B nunmehr mit der erhöhten Drehzahl n2 betrieben, wobei die Messgröße M(t) kontinuierlich abfällt. Bei diesem Ausführungsbeispiel fällt die Messgröße M(t) aber nicht sprunghaft auf Null ab wie in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3. Sollte die Messgröße M(t) allerdings nicht abfallen, sondern wieder den oberen kritischen Grenzwert S1 erreichen bzw. überschreiten, wird die Drehzahl n wieder um eine weitere Stufe auf eine Drehzahl n3 erhöht. Diese stufenweise Erhöhung kann sukzessive solange erfolgen, bis der obere kritische Grenzwert S1 nicht mehr erreicht bzw. überschritten wird. Folglich ist nicht die Vorschubgeschwindigkeit der Fräsmaschine, sondern die Fräswalzendrehzahl die Korrekturgröße für die Herstellung eines unkritischen Betriebszustands der Fräswalze.
  • Fig. 4C zeigt den Fall, dass eine Erhöhung der Fräswalzendrehzahl n von n1 auf n2 ausreichend ist. Es zeigt sich, dass die Messgröße M(t) nach der Anpassung der Fräswalzendrehzahl n absinkt, bis sie einen unteren Grenzwert S2 erreicht bzw. unterschritten hat, der als unkritisch angesehen wird. Wenn die Fräswalzendrehzahl den unteren Grenzwert S2 erreicht bzw. unterschritten hat, wird die Drehzahl n der Fräswalze 4 wieder auf den Wert n1 verringert. In dem nachfolgenden Zeitintervall C wird die Fräswalzendrehzahl n1 beibehalten, wobei die Messgröße M(t) wieder langsam ansteigt, aber noch unterhalb des oberen kritischen Grenzwerts S1 bleibt. Folglich wird ein oberer bzw. unterer Schaltpunkt für eine sprunghafte oder kontinuierliche Drehzahlerhöhung bzw. Drehzahlverringerung innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs festgelegt.
  • Ein besonderer Aspekt der Erfindung liegt darin, dass die Steuerung der Antriebseinheit der Baumaschine einen Sollwert-Steuermodus vorsieht, in dem die Baumaschine für bestimmte Arbeitsbedingungen in einem optimalen Arbeitspunkt betrieben werden kann.
  • In diesem Steuermodus bewegt sich die Baumaschine mit einer bestimmten Vorschubgeschwindigkeit, die vom Maschinenführer oder einer Steuerung oder Regelung vorgegeben werden kann, und die Fräswalze 4 dreht sich mit einer bestimmten Drehzahl. Von dem Sollwert-Steuermodus kann die Baumaschine in einen adaptiven Steuermodus übergehen, in dem sich die Baumaschine mit der Vorschubgeschwindigkeit bewegt und die Drehzahl der Fräswalze 4 derart angepasst wird, dass die Fräswalze in einem nicht kritischen Betriebszustand betrieben wird. Die Vorschubgeschwindigkeit der Baumaschine wird von dieser Steuerung nicht beeinflusst. Die Steuerung der Antriebseinheit 8 sieht vor, dass von dem Sollwert-Steuermodus in den adaptiven Steuermodus in Abhängigkeit von der für einen kritischen Betriebszustand der Fräswalze 4 charakteristischen Messgröße M(t) übergegangen wird. Dadurch wird erreicht, dass auch bei sich verändernden Arbeitsbedingungen ein kritischer Betriebszustand für die Fräswalze nicht auftreten kann. Wenn beispielsweise das zu bearbeitende Material härter wird, so dass die Belastung der Fräswalze zu hoch wird, geht die Baumaschine in den adaptiven Steuermodus über, in dem die Baumaschine mit einer höheren Drehzahl als die für das zuvor weichere Material vorgegebene Drehzahl bei unveränderter Vorschubgeschwindigkeit betrieben wird. Wenn das Material wieder weicher wird, kann die Baumaschine wieder in den Sollwert-Steuermodus übergehen.

Claims (17)

  1. Selbstfahrende Baumaschine, insbesondere Straßenfräsmaschine, Recycler, Stabilisierer oder Surface-Miner, mit
    einem Maschinenrahmen (2), der von einem Fahrwerk (1) getragen wird, das Räder oder Laufwerke (1A, 1B) aufweist,
    einer an dem Maschinenrahmen (2) angeordneten Fräswalze (4),
    einer Antriebseinheit (8) zum Antreiben der Räder oder Laufwerke (1A, 1B) und der Fräswalze (4),
    einer Steuereinheit (19) zum Steuern der Antriebseinheit (8),
    einer Signalaufnahmeeinheit (18) zur Erfassung mindestens einer für einen Betriebszustand der Fräswalze charakteristischen Messgröße (M(t)),
    dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (19) derart konfiguriert ist, dass die Drehzahl der Fräswalze (4) in Abhängigkeit von mindestens einer für einen kritischen Betriebszustand der Fräswalze charakteristischen Messgröße (M(t)) an die Betriebsbedingungen der Baumaschine derart angepasst wird, dass die Fräswalze in einem nicht kritischen Betriebszustand betrieben wird.
  2. Selbstfahrende Baumaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (19) derart konfiguriert ist, dass die Drehzahl der Fräswalze erhöht wird, wenn die mindestens eine für den Betriebszustand der Fräswalze charakteristische Messgröße (M(t)) einen kritischen Grenzwert überschreitet, so dass die Fräswalze (4) in einem nicht kritischen Betriebszustand betrieben wird.
  3. Selbstfahrende Baumaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (19) derart konfiguriert ist, dass die Drehzahl der Fräswalze (4) von einem vorgegebenen Wert stufenweise solange erhöht wird, bis die mindestens eine für den Betriebszustand der Fräswalze charakteristische Messgröße (M(t)) den kritischen Grenzwert um einen vorgegebenen Toleranzwert unterschreitet oder die Drehzahl der Fräswalze von einem vorgegebenen Wert kontinuierlich solange erhöht wird, bis die mindestens eine für den Betriebszustand der Fräswalze charakteristische Messgröße (M(t)) den kritischen Grenzwert um einen vorgegebenen Toleranzwert unterschreitet.
  4. Selbstfahrende Baumaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Baumaschine eine Eingabeeinheit (17) zum Eingeben des vorgegebenen Wertes für die Drehzahl der Fräswalze (4) aufweist.
  5. Selbstfahrende Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (19) derart konfiguriert ist, dass nach der Anpassung der Drehzahl der Fräswalze (4) zum Betrieb der Fräswalze in einem nicht kritischen Zustand die Drehzahl der Fräswalze reduziert wird und überprüft wird, ob nach der Reduzierung der Drehzahl die mindestens eine für den Betriebszustand der Fräswalze charakteristische Messgröße (M(t)) den kritischen Grenzwert um einen vorgegebenen Toleranzwert unterschreitet, wobei die reduzierte Drehzahl beibehalten wird, wenn nach der Reduzierung der Drehzahl die mindestens eine für den Betriebszustand der Fräswalze charakteristische Messgröße den kritischen Grenzwert um einen vorgegebenen Toleranzwert unterschreitet.
  6. Selbstfahrende Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (19) einen Sollwert-Steuermodus vorsieht, in dem sich die Baumaschine mit einer bestimmten Vorschubgeschwindigkeit bewegt und die Fräswalze (4) sich mit einer bestimmten Drehzahl dreht, und einen adaptiven Steuermodus vorsieht, in dem sich die Baumaschine mit der Vorschubgeschwindigkeit bewegt und die Fräswalze sich mit einer Drehzahl dreht, die derart angepasst ist, dass die Fräswalze(4) in einem nicht kritischen Betriebszustand betrieben wird, wobei die Steuereinheit (19) von dem Sollwert-Steuermodus in den adaptiven Steuermodus in Abhängigkeit von der mindestens einen für einen kritischen Betriebszustand der Fräswalze (4) charakteristischen Messgröße übergeht.
  7. Selbstfahrende Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalaufnahmeeinheit (18) mindestens einen Sensor (18A) zur Erfassung von Vibrationen oder Stößen aufweist, die beim Betrieb der Fräswalze in einem kritischen Betriebszustand auftreten.
  8. Selbstfahrende Baumaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (18A) zur Erfassung von Vibrationen oder Stößen ein an einem Bauteil der Baumaschine angeordneter Beschleunigungsaufnehmer oder Dehnungssensor ist.
  9. Selbstfahrende Baumaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (18A) zur Erfassung von Vibrationen oder Stößen an der Fräswalze (4), dem Fräswalzengehäuse (5) oder dem Maschinenrahmen (2) der Baumaschine angeordnet ist.
  10. Selbstfahrende Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalaufnahmeeinheit (18) mindestens einen in einem Hydrauliksystem der Baumaschine angeordneten Drucksensor zum Messen von Schwankungen des Hydraulikdrucks aufweist.
  11. Selbstfahrende Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalaufnahmeeinheit (18) derart ausgebildet ist, dass Drehzahlschwankungen von rotierenden Bauteilen im Antriebsstrang der Räder oder Laufwerke und/oder im Antriebsstrang der Fräswalze erfasst werden.
  12. Verfahren zum Betreiben einer selbstfahrenden Baumaschine, insbesondere Straßenfräsmaschine, Recycler, Stabilisierer oder Surface-Miner, die aufweist:
    einen Maschinenrahmen (2), der von einem Fahrwerk (1) getragen wird, das Räder oder Laufwerke aufweist,
    eine an dem Maschinenrahmen (2) angeordnete Fräswalze (4),
    dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Fräswalze (4) in Abhängigkeit von mindestens einer für einen kritischen Betriebszustand der Fräswalze charakteristischen Messgröße (M(t)) an die Betriebsbedingungen der Baumaschine derart angepasst wird, dass die Fräswalze in einem nicht kritischen Betriebszustand betrieben wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Fräswalze (4) erhöht wird, wenn die mindestens eine für den Betriebszustand der Fräswalze charakteristische Messgröße (M(t)) einen kritischen Grenzwert überschreitet, so dass die Fräswalze in einem nicht kritischen Betriebszustand betrieben wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Fräswalze (4) von einem vorgegebenen Wert stufenweise solange erhöht wird, bis die mindestens eine für den Betriebszustand der Fräswalze charakteristische Messgröße (M(t)) den kritischen Grenzwert um einen vorgegebenen Toleranzwert unterschreitet oder die Drehzahl der Fräswalze (4) von einem vorgegebenen Wert kontinuierlich solange erhöht wird, bis die mindestens eine für den Betriebszustand der Fräswalze charakteristische Messgröße (M(t)) den kritischen Grenzwert um einen vorgegebenen Toleranzwert unterschreitet.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Anpassung der Drehzahl der Fräswalze (4) zum Betrieb der Fräswalze in einem nicht kritischen Zustand die Drehzahl der Fräswalze reduziert wird und überprüft wird, ob nach der Reduzierung der Drehzahl die mindestens eine für den Betriebszustand der Fräswalze charakteristische Messgröße (M(t)) den kritischen Grenzwert um einen vorgegebenen Toleranzwert unterschreitet, wobei die reduzierte Drehzahl beibehalten wird, wenn nach der Reduzierung der Drehzahl die mindestens eine für den Betriebszustand der Fräswalze charakteristische Messgröße (M(t)) den kritischen Grenzwert um einen vorgegebenen Toleranzwert unterschreitet.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Baumaschine in einem Sollwert-Steuermodus betrieben werden kann, in dem sich die Baumaschine mit einer bestimmten Vorschubgeschwindigkeit bewegt und die Fräswalze (4) mit einer bestimmten Drehzahl dreht, und in einem adaptiven Steuermodus betrieben werden kann, in dem sich die Baumaschine mit der Vorschubgeschwindigkeit bewegt und die Fräswalze (4) sich mit einer Drehzahl dreht, die derart angepasst ist, dass die Fräswalze (4) in einem nicht kritischen Betriebszustand betrieben wird, wobei von dem Sollwert-Steuermodus in den adaptiven Steuermodus in Abhängigkeit von der mindestens einen für einen kritischen Betriebszustand der Fräswalze charakteristischen Messgröße (M(t)) übergegangen wird.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die für den kritischen Betriebszustand der Fräswalze charakteristische Messgröße (M(t)) eine mit Vibrationen oder Stößen korrelierende Messgröße ist, die beim Betrieb der Fräswalze (4) in einem kritischen Betriebszustand an einem Bauteil der Baumaschine auftreten, oder eine mit Drehzahlschwankungen von rotierenden Bauteilen im Antriebsstrang der Räder oder Laufwerke oder im Antriebsstrang der Fräswalze korrelierende Messgröße ist oder eine mit Schwankungen des Hydraulikdrucks in einem Hydrauliksystem der Baumaschine korrelierende Messgröße ist.
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